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INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2022

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INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2022

FÄLSCHUNGSSICHERE

FÄLSCHUNGSSICHERE IDENTIFIZIERUNG EINZELNER OBJEKTE AUF BASIS INDIVIDUELLER OBERFLÄCHENMUSTER SMARTE TRACEABILITY-LÖSUNG Es gibt viele etablierte Track & Trace-Lösungen wie Barcode oder RFID. Was aber wenn Größe, Kosten oder andere Vorgaben deren Einsatz in der Praxis verhindern? Im Rahmen eines Projekts der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) wurde daher nach neuen Ansätzen gesucht. Für das Vorhaben „Bianka“ entwickelten die Forschungsinstitute Hahn-Schickard und SKZ einen Prototyp und konnten im Bereich der Bilderfassung auf die Expertise von Matrix Vision zählen. Die Einzelteilverfolgung in der industriellen Fertigung bietet im Kontext der fortschreitenden Sensorisierung und Digitalisierung entlang der gesamten Wertschöpfungskette einen stetig wachsenden wirtschaftlichen Mehrwert. Konventionelle, etablierte Verfahren zur Einzelteilverfolgung wie Seriennummer, Barcode, Data-Matrix-Code (DMC) oder RFID lassen sich zwar in vielen Fällen anwenden. Jedoch sind die Bauteilgröße, Markierungskosten, optische oder hygienische Bedingungen nur einige Beispiele, die eine herkömmliche Track & Trace-Lösung (T&T-Lösung) verhindern können. Ein vielversprechender Ansatz ist daher die Identifizierung von einzelnen Objekten auf Basis individueller Oberflächenstrukturen. Dabei handelt es sich – im Gegensatz zu konventionellen T&T- Verfahren – um einen fälschungssicheren Ansatz, da sich die Strukturen nicht kopieren lassen. Zudem ist die Rückverfolgung von Objekten möglich, bei denen keine Beschriftung oder das Aufbringen eines RFID-Tags möglich ist. Bei Schüttgut, z. B. bei Kunststoffbauteilen, ist darüber hinaus eine einfache Rückverfolgung bereits ab Beginn der Prozesskette möglich. PROJEKTVORHABEN UND ZIELSETZUNG Ausführliche Versuche bei Hahn-Schickard Stuttgart und dem Fraunhofer IPM im Rahmen des Projekts „Track4Quality“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) zeigten, dass die Identifizierung anhand vorhandener Oberflächenstrukturen maßgeblich vom Material abhängt. Gerade bei Kunststoffbauteilen ist dies aufgrund der großen Materialvielfalt ein Problem. Zudem können Oberflächenstrukturen des Spritzgießwerkzeugs auf der Bauteiloberfläche repliziert werden, was zwar eine Chargenerkennung ermöglicht, eine Einzelteilidentifizierung hingegen nicht. Ziel des Projektvorhabens „Bauteil-Identifizierung zur Einzelteilverfolgung anhand fluoreszierender Additive in Kunststoffbauteilen“ oder kurz „Bianka“ war es daher, ein innovatives, universell einsetzbares T&T-Verfahren für Thermoplaste zu entwickeln. Wie der ausführliche Projektname es schon andeutet, basiert das Verfahren auf fluoreszierenden Additiven, die Kunststoffen – ähnlich wie Farbpigmente – in geringer Konzentration beigemengt werden. Durch die statistische Verteilung der Fluoreszenzpartikel beim Herstellungsprozess wird eine individuelle Partikelverteilung an der Oberfläche erreicht. Die Partikelverteilung ist unter normalen Bedingungen unsichtbar und kann mit Hilfe einer UV- Beleuchtung sichtbar gemacht werden. ÜBER DEN TELLERRAND Ein solches Verfahren kann ebenso wie die markierungsfreie Einzelteilverfolgung bei Bauteilen zum Einsatz kommen, bei denen konventionelle Verfahren nicht anwendbar sind. Zudem besitzen derartige Kunststoffobjekte bereits unmittelbar nach der Herstellung ein individuelles Fluoreszenzpartikelmuster, wodurch die Einzelteilverfolgung ab dem ersten Prozessschritt möglich ist. 82 INDUSTRIELLE AUTOMATION 2021/05 www.industrielle-automation.net

01 02 03 Weiterhin lässt sich beim Herstellungsprozess eines Bauteils das resultierende Partikelmuster nicht gezielt beeinflussen. Damit ist ein individuelles Partikelmuster nicht kopierbar, sodass Bauteile dadurch fälschungssicher sind. PARTNERNETZWERKE NUTZEN Das Start-up Detagto, welches aus dem Hahn-Schickard Institut für Mikroaufbautechnik heraus gegründet wurde und bereits daran arbeitet, die „markierungsfreie Traceability“ anhand von Oberflächenstrukturen in den Markt zu bringen, möchte zukünftig auch das im Projekt „Bianka“ entwickelte Verfahren als weitere smarte Traceability-Lösung anbieten. Dazu suchen Hahn-Schickard, SKZ und Detagto derzeit gemeinsam Interessenten und Finanzierungsmöglichkeiten, um die bisherigen Entwicklungen bis zu einem Prototyp fortzuführen, der dann in eine Produktion eingegliedert werden kann. Mit dem Bildverarbeitungsspezialisten Matrix Vision wurde ein Partner mit ins Boot geholt, um dem Konsortium bei der Auslegung der Hardware beratend zur Seite zu stehen und mögliche Untiefen schon während der Planung des Bilderfassungsteils zu umfahren. Die pragmatische und lösungsorientierte Art sowie das vorhandene Partnernetzwerk von Matrix Vision halfen dabei, die optimalen Komponenten wie Optik, Kamera und Beleuchtung zu finden und zu integrieren. So konnten sich die Institute und Detagto voll auf die Entwicklung des Fluoreszenzmaterials bzw. des anspruchsvollen Identifikationsalgorithmus konzentrieren. Das Projekt begann im April 2020 und kam im März 2022 nach zwei Jahren zu seinem erfolgreichen Ende. Damit können neben der von Detagto angebotenen „IRIS-Technologie“ (= markierungsfreie Bauteilrückverfolgung anhand Oberflächenstrukturen) auch das in „Bianka“ entwickelte Verfahren das Produktportfolio von Detagto zukünftig ergänzen. Bilder: Aufmacher Vink Fan – stock.adobe.com, sonstige Matrix Vision www.matrix-vision.com www.detagto.com 01 Schematische Skizze von fluoreszierenden Füllstoffen im Kunststoff: Es lassen sich Bauteile anhand der einzigartigen Verteilung identifizieren 02 Aufgebautes Hardwaresystem mit der USB3 Vision Industriekamera mvBlueFox3 von Matrix Vision 03 Originalaufnahme der Kamera – die UV-Beleuchtung regt die punktförmigen Fluoreszenzpartikel zum Leuchten an, was als Basis der Objekt-Identifizierung dient UNTERNEHMEN Matrix Vision GmbH Talstraße 16 71570 Oppenweiler Telefon: 07191 - 9432-0 AUTOREN Dr. Benedikt Wigger, Leiter des Projekts „Bianka“ bei Hahn-Schickard und Gründer von Detagto, Stuttgart Dipl.-Inform. (FH) Ulli Lansche, Technischer Redakteur bei Matrix Vision, Oppenweiler ZUSATZINHALTE IM NETZ www.hahn-schickard.de www.skz.de www.industrielle-automation.net INDUSTRIELLE AUTOMATION 2021/03 83